金昱彤，曹敏，劉海朝，王怡楊，趙舒武，滿姍姍，邊育紅，賈貝田

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院，天津 301617； 2.天津市第二人民醫(yī)院肝病研究所，天津 300192)

腫瘤的發(fā)展與腫瘤微環(huán)境密切相關(guān)，而腫瘤微環(huán)境由腫瘤細(xì)胞募集的免疫細(xì)胞及其釋放的炎癥因子和細(xì)胞外基質(zhì)共同構(gòu)成。中性粒細(xì)胞是免疫細(xì)胞中的一員，在多種調(diào)節(jié)因子作用下由髓樣干細(xì)胞分化而來。中性粒細(xì)胞從骨髓遷移至腫瘤部位需要經(jīng)歷骨髓內(nèi)中性粒細(xì)胞的成熟、在血液中的循環(huán)以及向腫瘤部位趨化3個階段[1]。中性粒細(xì)胞是多功能先天免疫細(xì)胞，具有多樣性和可塑性等特征。腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(tumor-associated neutrophils，TANs)是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，通過發(fā)揮促腫瘤和抗腫瘤功能，在腫瘤的進(jìn)展中起雙向調(diào)控作用[2-4]。TANs參與腫瘤發(fā)展的各個階段，在腫瘤早期形成階段，TANs通過調(diào)控自身遷移能力、T細(xì)胞功能及促進(jìn)細(xì)胞毒性作用等發(fā)揮抗腫瘤作用；在腫瘤晚期階段，TANs通過與其他免疫細(xì)胞相互作用、調(diào)控蛋白酶的分泌及中性粒細(xì)胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps，NETs)的功能起到促腫瘤轉(zhuǎn)移的作用，這可能與腫瘤不同時期TANs的極化狀態(tài)及招募其他免疫細(xì)胞的能力相關(guān)?，F(xiàn)就TANs在腫瘤雙向調(diào)控作用中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 TANs概述

中性粒細(xì)胞是人體先天免疫應(yīng)答中重要的免疫細(xì)胞，占所有白細(xì)胞的50%～70%[3]，具有清除病原體、抵抗外源性感染的作用。TANs是浸潤于腫瘤微環(huán)境中的中性粒細(xì)胞，其可塑性的發(fā)揮主要依賴于所處環(huán)境的差異。中性粒細(xì)胞是腫瘤中形成炎癥浸潤的主要因素，與循環(huán)中的中性粒細(xì)胞相比，腫瘤微環(huán)境中的促炎因子可延長TANs的存活時間，在多種趨化因子、細(xì)胞因子、黏附分子的作用下，TANs對腫瘤的調(diào)控更具多樣性[5]?？傊?，TANs可通過調(diào)控其他免疫細(xì)胞功能、NETs的形成以及極化狀態(tài)等積極參與腫瘤的形成、發(fā)展和轉(zhuǎn)移，并通過多種信號通路影響腫瘤的進(jìn)展。

2 TANs對腫瘤形成的影響

2.1中性粒細(xì)胞的遷移 中性粒細(xì)胞在骨髓中的增殖、成熟和釋放受細(xì)胞因子和趨化因子的影響，其中粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor，G-CSF)是調(diào)控中性粒細(xì)胞成熟和遷移的主要調(diào)節(jié)因子，可通過促進(jìn)CXC趨化因子受體[chemokine (C-X-C) motif receptor，CXCR]2或抑制基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1和CXCR4的表達(dá)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)中性粒細(xì)胞釋放[6-7]。中性粒細(xì)胞向腫瘤部位的遷移受趨化因子的調(diào)控，CXCR2和CXC趨化因子配體[chemokine(C-X-C) motif ligand 1，CXCL]1、CXCL2、CXCL5在其中起關(guān)鍵作用[8-9]。在腫瘤形成階段，中性粒細(xì)胞受炎癥因子與細(xì)胞因子的影響表現(xiàn)出抑制腫瘤形成的作用，如核因子κB信號通路激活可誘導(dǎo)胰腺癌模型小鼠CXCL5表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)TANs向腫瘤部位遷移[10]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌形成的早期階段，腫瘤組織中的CXCL2和CXCL5表達(dá)顯著上調(diào)，敲除CXCR2則可見明顯的促腫瘤現(xiàn)象，提示CXCR2可通過影響腫瘤的血管生成和活性氧的產(chǎn)生使TANs具有抗腫瘤功能[11]。還有研究發(fā)現(xiàn)，干擾素激動劑環(huán)鳥苷酸-腺苷酸可通過激活核因子κB/CXCL1/CXCL2信號通路促進(jìn)TANs向腫瘤部位遷移，進(jìn)而觸發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)[12]。

2.2調(diào)控T細(xì)胞的功能 在早期腫瘤微環(huán)境中，TANs可通過增強(qiáng)T細(xì)胞應(yīng)答發(fā)揮抗腫瘤作用。Singhal等[5]在早期肺癌患者中鑒定出抗原呈遞細(xì)胞樣TANs，并發(fā)現(xiàn)抗原呈遞細(xì)胞樣TANs僅存在于可產(chǎn)生少量γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)的早期小型肺癌中，抗原呈遞細(xì)胞樣TANs具有增強(qiáng)抗原非特異性和腫瘤特異性T細(xì)胞應(yīng)答的功能。在腫瘤早期階段，中性粒細(xì)胞可通過調(diào)控白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-17的產(chǎn)生間接促進(jìn)CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤功能[13]。此外，TANs還能通過抑制IL-17+γδ T細(xì)胞的增殖發(fā)揮抗腫瘤作用，在小鼠黑色素瘤早期階段，IL-17+γδ T細(xì)胞中的谷胱甘肽水平降低，導(dǎo)致其對TANs產(chǎn)生的活性氧的敏感性增強(qiáng)，進(jìn)而提高氧化應(yīng)激水平、抑制腫瘤細(xì)胞增殖[14]。Ponzetta等[15]研究表明，TANs分泌的IL-12對肉瘤模型小鼠αβ T細(xì)胞的Ⅰ型極化和IFN-γ介導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)至關(guān)重要；進(jìn)一步研究顯示，與CSF3R+/+小鼠相比，TANs減少的CSF3R-/-小鼠的腫瘤進(jìn)展明顯，表明TANs對3-甲基膽甾烷誘導(dǎo)的腫瘤具有一定的抑制作用。

2.3促進(jìn)細(xì)胞毒作用 TANs具有直接殺傷腫瘤細(xì)胞的能力，但具體作用機(jī)制目前尚未明確。有研究證實，早期腫瘤中的TANs對腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒作用更強(qiáng)，TANs激活后可產(chǎn)生更高水平的過氧化氫優(yōu)先殺傷腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤的發(fā)生[16-17]。而瞬時受體電位M2是一種過氧化氫依賴性Ca2+通道，可通過增加腫瘤細(xì)胞內(nèi)的鈣通量介導(dǎo)TANs的細(xì)胞毒性作用，與腫瘤細(xì)胞接觸的TANs可分泌過氧化氫，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞因瞬時受體電位M2 Ca2+通道流入的大量Ca2+而死亡[18]。在三陰性乳腺癌的人源性腫瘤移植模型中，TANs被單核細(xì)胞來源的IFN-γ激活后殺傷能力顯著增強(qiáng)，并進(jìn)一步靶向肺部播散的腫瘤細(xì)胞，防止其體內(nèi)轉(zhuǎn)移性生長[19]。此外，TANs還可通過抗體依賴的細(xì)胞毒性作用殺傷腫瘤細(xì)胞，抗體通過TANs表面的Fc受體識別腫瘤細(xì)胞抗原，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞釋放細(xì)胞毒介質(zhì)殺傷腫瘤細(xì)胞[20]。綜上，在腫瘤形成早期，TANs在多個方面發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，從而達(dá)到抗腫瘤的目的。

3 TANs在腫瘤發(fā)展中的作用

腫瘤進(jìn)展大致可分為腫瘤清除階段、腫瘤平衡階段和腫瘤逃逸階段。在腫瘤發(fā)展的早期，TANs可促進(jìn)T細(xì)胞對腫瘤的殺傷，其可分泌大量一氧化氮、過氧化氫、腫瘤壞死因子-α以及活性氧等細(xì)胞毒介質(zhì)以殺傷腫瘤細(xì)胞，從而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展；在腫瘤發(fā)展的后期階段，TANs的抗腫瘤功能下調(diào)，其分泌的細(xì)胞毒性介質(zhì)水平顯著降低，TANs的促瘤表型占優(yōu)勢，從而加速腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[21]。隨著腫瘤的進(jìn)展，TANs在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的作用。

3.1促進(jìn)腫瘤生長 TANs可通過抑制免疫細(xì)胞募集、抑制免疫細(xì)胞活性等方式促進(jìn)腫瘤生長。Michaeli等[22]從不同的小鼠腫瘤模型中分離出TANs，其可通過腫瘤壞死因子-α和一氧化氮接觸依賴性機(jī)制誘導(dǎo)腫瘤環(huán)境中的CD8+T細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤生長。Wang等[23]發(fā)現(xiàn)，胃癌患者的腫瘤細(xì)胞中存在明顯的CD54+TANs浸潤，且高表達(dá)程序性細(xì)胞死亡配體1(programmed cell death-ligand 1，PD-L1)，腫瘤細(xì)胞分泌的GM-CSF通過Janus激酶和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)信號通路激活TANs，以PD-L1依賴的方式抑制T細(xì)胞的免疫功能，促進(jìn)腫瘤生長。TANs還可通過分泌CC趨化因子配體17募集調(diào)節(jié)性T細(xì)胞并遷移至腫瘤部位，抑制抗腫瘤免疫活性[24]。還有研究發(fā)現(xiàn)，TANs可降低自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒性和浸潤能力，并通過G-CSF/STAT3和IL-18信號通路調(diào)控程序性細(xì)胞死亡受體1和PD-L1的表達(dá)，進(jìn)而抑制自然殺傷細(xì)胞的抗腫瘤免疫活性[25]。

3.2促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移 TANs積極參與腫瘤細(xì)胞從原發(fā)性腫瘤逃逸[26-27]。研究顯示，Smad4陰性的結(jié)直腸癌TANs浸潤顯著且高表達(dá)CXCL1和CXCL8，其中CXCL8是導(dǎo)致結(jié)直腸癌患者預(yù)后不良的關(guān)鍵因素[28]。此外，TANs促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移需要細(xì)胞因子的調(diào)控，如G-CSF與腫瘤預(yù)后不良密切相關(guān)，G-CSF長期刺激可導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生免疫抑制作用[29]。在自發(fā)乳腺癌轉(zhuǎn)移的小鼠模型中，IL-1β可促進(jìn)γδT細(xì)胞中的IL-17表達(dá)，導(dǎo)致TANs呈G-CSF依賴性擴(kuò)增和極化，從而抑制CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤活性，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移，而清除γδ T細(xì)胞或TANs可顯著減少腫瘤細(xì)胞向肺和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[29-30]。G-CSF可招募精氨酸酶1陽性和PD-L1陽性的TANs至大腦，以促進(jìn)腫瘤腦轉(zhuǎn)移，使用G-CSF抗體或免疫檢查點阻滯聯(lián)合Src抑制劑則可阻斷中性粒細(xì)胞浸潤，阻止pY696-果蠅zeste基因增強(qiáng)子的人類同源物2誘導(dǎo)的腫瘤腦轉(zhuǎn)移[31]。此外，轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)也具有促腫瘤轉(zhuǎn)移的作用，用TGF-β刺激腫瘤細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的TGF-β均可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞遷移，增強(qiáng)TANs在腫瘤組織中的浸潤，抑制TGF-β信號則可有效減少轉(zhuǎn)移灶的形成[32-34]。有研究表明，TANs在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用與自然殺傷細(xì)胞相關(guān)，TANs可抑制自然殺傷細(xì)胞缺陷小鼠乳腺癌向肺轉(zhuǎn)移[35]。

3.2.1調(diào)控蛋白酶的分泌 TANs可通過調(diào)節(jié)自身酶的產(chǎn)生影響腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲，如彈性蛋白酶、組織蛋白酶G和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)-9[36]。彈性蛋白酶是中性粒細(xì)胞分泌的活性最高、含量最多的蛋白酶，也是中性粒細(xì)胞功能的主要貢獻(xiàn)者[37]。TANs釋放的彈性蛋白酶可直接作用于腫瘤組織，破壞細(xì)胞間黏附并促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[36]。在腫瘤環(huán)境中，彈性蛋白酶可通過維持腫瘤表皮生長因子受體的活性促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移，蛋白裂解作用可降解組織中的多種蛋白，加重組織的破壞，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[38-40]。研究發(fā)現(xiàn)，組織蛋白酶G可促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，且腫瘤組織中的組織蛋白酶G表達(dá)與前列腺癌患者的預(yù)后密切相關(guān)[41]。組織蛋白酶G、彈性蛋白酶可通過作用于上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)重塑的相關(guān)機(jī)制發(fā)揮促腫瘤轉(zhuǎn)移作用[42]，也可通過下調(diào)血小板反應(yīng)蛋白1的表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞向肺轉(zhuǎn)移[43]。在腫瘤發(fā)生的中晚期階段，TANs可分泌多種MMP，其中MMP-9可導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)重塑、組織學(xué)屏障破壞以及腫瘤血管生成[44]；MMP-9過表達(dá)還與乳腺癌較高的轉(zhuǎn)移率和復(fù)發(fā)率顯著相關(guān)[45]。

3.2.2調(diào)控NETs的功能 NETs是指中性粒細(xì)胞壞死或凋亡后將細(xì)胞內(nèi)的DNA、組蛋白或其他功能蛋白釋放到細(xì)胞外空間而形成的DNA網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由TANs產(chǎn)生的NETs在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散和向遠(yuǎn)處遷移的過程中發(fā)揮了重要作用[46]。研究發(fā)現(xiàn)，抑制乳腺腫瘤模型小鼠NETs的形成可顯著抑制原發(fā)性腫瘤的生長與肺轉(zhuǎn)移[47]。NETs主要依靠其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)捕獲病原體，進(jìn)而促進(jìn)病原體與中性粒細(xì)胞衍生的效應(yīng)分子相互作用[48]。NETs在乳腺癌和結(jié)腸癌患者的肝轉(zhuǎn)移中高表達(dá)，同時NETs還可調(diào)控乳腺癌模型小鼠腫瘤細(xì)胞上卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域蛋白25的表達(dá)，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[49]。另有研究發(fā)現(xiàn)，TANs可通過NETs促進(jìn)胰腺癌模型血栓形成，而胰腺癌與靜脈血栓栓塞高發(fā)密切相關(guān)[50]。此外，NETs還可通過增強(qiáng)外滲參與胰腺癌轉(zhuǎn)移，而抑制NETs的形成可防止胰腺癌肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生[51]。NETs也可通過激活Toll樣受體4/Toll樣受體9信號通路增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能[52]。有研究指出，早期腫瘤來源的TANs對腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的殺傷作用，且隨著腫瘤的發(fā)展TANs的表型逐漸向促進(jìn)腫瘤形成和轉(zhuǎn)移的方向變化[16]。

4 TANs極化對腫瘤的影響

TANs極化與腫瘤的形成、發(fā)展和轉(zhuǎn)移均密切相關(guān)。根據(jù)在腫瘤微環(huán)境中受到的刺激不同，TANs可分為抗腫瘤和促腫瘤兩種極化狀態(tài)。Fridlender等[53]根據(jù)TANs作用的不同將其分為抗腫瘤型(N1型)和促腫瘤型(N2型)，并指出腫瘤內(nèi)的TGF-β傾向于將TANs向N2表型分化。抑制TGF-β信號或使用IFN-β誘導(dǎo)后，TANs主要表現(xiàn)為N1表型[54-55]。N1型與N2型TANs在腫瘤進(jìn)展的各個階段均發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，尼古丁可促進(jìn)N2型TANs分泌脂質(zhì)運載蛋白2，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞定植和遷移生長[56]。

此外，通過比較使用TGF-β阻斷劑處理的N1型TANs形態(tài)與未經(jīng)處理的TANs形態(tài)發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)處理的TANs細(xì)胞核呈圓形，而使用TGF-β阻斷劑處理的N1型TANs呈多分葉狀，提示TANs的極化可能與中性粒細(xì)胞成熟與活化環(huán)境有關(guān)[53]。而Eruslanov等[57]認(rèn)為，隨著腫瘤向晚期階段發(fā)展，免疫抑制環(huán)境可導(dǎo)致N1型TANs失去作用，甚至在晚期逃避階段可將其轉(zhuǎn)變?yōu)镹2型TANs，提示N2型TANs促腫瘤作用在一定程度上代表腫瘤進(jìn)展的結(jié)果。促進(jìn)TANs向N1型極化或抑制其向N2型極化，可促使其在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮抗腫瘤作用[58]。研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs中的circPACRGL可通過miR-142-3p/miR-506-3p-TGF-β1軸促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖和遷移，同時還可促進(jìn)TANs由N1型向N2型分化，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[59]。Ohms等[60]將血液來源的人中性粒細(xì)胞在體外分化為N1型與N2型，并通過檢測細(xì)胞表面標(biāo)志物、細(xì)胞因子和活性氧水平證實體外極化中性粒細(xì)胞具有可行性。因此，抑制N2型TANs的促腫瘤功能或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為抗腫瘤的N1型均可為TANs極化的研究提供新思路，為靶向中性粒細(xì)胞抗腫瘤治療提供新策略。

5 小 結(jié)

中性粒細(xì)胞作為腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞可通過調(diào)控腫瘤細(xì)胞或其他免疫細(xì)胞通路，在腫瘤形成、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。但目前關(guān)于TANs的研究仍缺乏臨床綜合性研究，如在腫瘤不同階段分離出的TANs表型不同、從動物體內(nèi)分離出的TANs與從人外周血中分離出的TANs特異性標(biāo)志物不同以及TANs耗竭可導(dǎo)致機(jī)體的免疫力降低等均是臨床亟須解決的問題。隨著代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，研究者對TANs的了解將更全面、更深入。此外，利用TANs對腫瘤的雙重性治療不同階段腫瘤還應(yīng)充分明確TANs復(fù)雜的生物學(xué)活性和作用，全面探索TANs促瘤或抑瘤作用的途徑及具體機(jī)制，從而為腫瘤的治療提供幫助。